“活化石”軟體動物基因組揭示眼睛進化密碼

　　 眼睛是我們接收外界信息的一個重要器官，通過眼睛我們才能看到這個多樣的世界。但人類的視覺和其他物種有著很大的差別，更有一些物種眼睛的結構和色彩感知能力遠不如人類，雖然其近親進化出了復雜的眼睛，那些眼睛只有簡單結構的“古老”物種，是如何保持其原始眼睛特征的？

　　5月11日，《自然-生態與進化》雜志發表了中國科學院南海海洋研究所研究員喻子牛團隊的一項最新研究成果，論文中突破性地解開了“活化石”軟體動物鸚鵡螺獨一無二的“針孔眼”的基因密碼。

　　鸚鵡螺這種目前稀有的軟體動物在地球上生存已經有5億多年了，甚至早于恐龍；而且，它在漫長的演化歷程中變化很少、依然保留了很多祖先的古老特征，如螺旋外殼和針孔眼等，被稱為海洋動物中的“活化石”。因此在生物學進化中有很高的研究價值，頗受科研界關注。論文通訊作者喻子牛告訴《中國科學報》，鸚鵡螺的眼睛缺乏晶狀體，利用小孔成像調節視力，在進化中屬于比較初級的“針孔眼”，它的許多近親物種（如章魚、烏賊等）卻都和人類相似，屬于具有晶狀體的“相機眼”，然而鸚鵡螺眼睛是如何進化出來的，尚未有相關的研究結論。

　　喻子牛介紹，研究團隊在國際上首次完成了鸚鵡螺基因組測序，通過比較基因組學和反向驗證法分析表明，鸚鵡螺基因組中不但缺失了晶狀體發育的關鍵轉錄因子NRL/Maf，同時還缺少了構成了晶狀體主要蛋白S-crystallin基因，導致晶狀體無法發育，因此共同促進了鸚鵡螺針孔眼的形成。另外，鸚鵡螺基因組僅保留最簡單的光信號傳導通路和唯一的感光分子r-opsin，還無法識別顏色，是一個徹徹底底的“色盲”。在眼睛中，11-順式視黃醛可以通過視黃醛異構酶來產生，它和opsin分子共同決定了對光的敏感度。在章魚、烏賊等頭足動物中，11-順式視黃醛是通過視網膜色素Retinochrome產生的，而在人類等高等動物，則是通過RPE65催化完成的。鸚鵡螺則具有Retinochrome和RPE65雙重視黃醛異構循環系統，且RPE65這個基因在它的基因組中還出現了特異性擴張，表明這可能與通過11-順式視黃醛大量生成來提高其感光能力，從而適應晝伏夜出的生活習性。

　　該研究豐富了軟體動物進化的基礎理論研究，更是為鸚鵡螺這一獨特物種具有“針孔眼”古老特性形態找到了原因。“達爾文曾說，眼睛的進化是一個不可解釋的‘困惑’，其中包含了很多的奧秘，我們希望能一步步揭開這種奧秘，解開一個個關于眼睛進化的遺傳密碼”，喻子牛說。

　　由于外殼具有規律美麗的螺旋形態，鸚鵡螺具有良好的觀賞性和裝飾性，這一商業價值也造成了一定程度上的非法捕撈。喻子牛指出，鸚鵡螺類現存物種數量不多（6種），種群資源數量極為稀少，目前也無法進行人工繁育，他呼吁公眾提高保護意識。